JPH06121447A - 差動継電器 - Google Patents

差動継電器

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JPH06121447A
JPH06121447A JP4268915A JP26891592A JPH06121447A JP H06121447 A JPH06121447 A JP H06121447A JP 4268915 A JP4268915 A JP 4268915A JP 26891592 A JP26891592 A JP 26891592A JP H06121447 A JPH06121447 A JP H06121447A
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登 田中
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 差動継電器において、励磁突入電流が流入し
た場合であっても、差動要素の時間協調用の動作遅延回
路を要せず、動作時間も早くする。 【構成】 変圧器の各端子に流れる電流に応じた電気量
を入力し、各端子入力電気量から得られる差動量が所定
値以上であるとき出力する差動要素と、前記差動量中で
基本波分に対する第2調波分の比が所定値以上であると
き前記差動要素の出力をロックする第2調波含有率要素
とからなる差動継電器において、前記第2調波含有率検
出要素12は、差動量中に含まれる基本波成分のみを抽
出して全波整流する回路14と、その全波整流分から基
本波に比例した直流分を抽出する回路20と、差動量中
に含まれる第2調波分のみを抽出する回路13と、その
第2調波分を全波整流する回路15と、前記基本波に比
例した直流分と前記第2調波分の全波整流分とを比較す
る回路16とを備えた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電力系統の保護に用い
られる差動継電器に関する。
【0002】
【従来の技術】図3に比率差動継電器1の電力用変圧器
2への適用例を示す。3は主変流器で各端子の電流を導
入するために用いられる。図5に比率差動継電器1の比
率特性例を示し、図6には第2調波ロック特性例を示
す。この第2調波ロック特性の必要性について簡単に説
明すると、変圧器励磁突入電流は見掛け上変圧器内部事
故の如く、変圧器へ電源を投入した時電源側より流入す
る。そのため、比率差動継電器は誤動作(事故でないの
に動作する)の可能性がある。従って、励磁突入電流と
実際の事故による電流とを区別する必要がある。励磁突
入電流には、第2調波分が多く含まれる特徴があるた
め、一般に第1調波分に対する第2調波の比がある設定
値(一般には15%程度が良く用いられる)以上の時に
は、比率差動出力をロックし、継電器の誤動作防止する
ことが良く用いられている。
【0003】図4に従来の変圧器保護用比率差動継電器
の回路の一例を示す。図4において、4は入力変成器、
6はベクトル和作成回路、5はスカラー和作成回路、8
は加算回路、9はレベル検出回路、10は動作時遅延回
路、13は第2調波抽出用フィルタ回路、7は第1調波
抽出用フィルタ回路、14,15は全波整流回路、16
は加算回路、17は平滑回路、18はレベル検出回路、
12は第2調波含有率検出回路、19はNOT回路、1
1はAND回路である。図4において入力電流I1 ,I
2 は、入力変成器4を通してスカラー和作成回路5及び
ベクトル和作成回路6に夫々導入される。ベクトル和作
成回路6にて差動量Id =I1 +I2 を導出し、第1調
波抽出用フィルタ回路7及び第2調波含有率検出回路1
2の第2調波抽出用フィルタ回路13へ導入される。第
1調波抽出用フィルタ回路7にて第1調波分以外の成分
を除去された差動量Id は加算回路8にプラス入力され
ると共に、第2調波含有率検出回路12の全波整流回路
14へ導入される(比率差動要素は歪波などによる誤動
作を防ぐため、差動量Id は第1調波抽出用フィルタ回
路7を通している)。
【0004】一方、スカラー和作成回路5は抑制量Ir
=K(|I1 |+|I2 |)[ここでKは定数]を導出
し、加算回路8にマイナス入力される。故に加算回路8
は動作量(Id −Ir )を出力する。レベル検出回路9
は、動作量(Id −Ir )がレベル検出値K1 [ここで
K4は定数]より大の出力「1」を出力する。動作時遅
延回路10は、入力「1」である時、予め定められた一
定時間後「1」出力され、AND回路11に導入され
る。
【0005】次に第2調波抽出用フィルタ回路13にて
差動量Id に含まれる第2調波分のみを抽出された第2
調波量I2fは、全波整流回路15にて全波整流され、加
算回路16にプラス入力される。又、全波整流回路14
に導入された差動量Id に含まれる第1調波量I1fは全
波整流回路14にて全波整流され、K2 ・I1f[ここで
2 は定数]として加算回路16にマイナス入力され
る。故に加算回路16は|I2f|−K2 ・|I1f|を出
力し、平滑回路17にて平滑された後レベル検出回路18
に導入される(本回路例は全波整流入力を加算後平滑し
ているが、結果は各入力を平滑後加算したこと、即ち、
|I2f|- K2 |I1f|と同じである)。レベル検出回
路18は、入力|I2f|- K2 |I1f|が正符号の時
「1」を出力する。レベル検出回路18の「1」出力
は、NOT回路19にて「0」に判定されAND回路1
1に導入される。このため、第2調波含有率検出回路1
2が動作することにより、比率差動継電器1の出力をロ
ックすることになる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の比率差動継
電器1の第2調波含有率検出回路12において、第2調
波抽出用フィルタ回路13のフィルタ特性は、第2調波
の選択性を高くする必要から、第1調波(基本波分)及
び第3調波以上の高調波分を十分に減衰させる必要が
り、フィルタの過渡応答時間が第1調波抽出用フィルタ
回路7の過渡応答時間よりも遅いという性質をもってい
る。
【0007】変圧器励磁突入電流が流れたときの比率差
動継電器1の応動を図7に示す。入力電流に対する第2
調波分の直流電気量|I2f|と第1調波分に比例する直
流電気量K2 |I1f|の立上りは、前述の第2調波抽出
用フィルタ回路13と第1調波抽出用フィルタ回路7の
過渡応答時間の違いから、K2 |I1f|の方が|I2f
よりも早い。過渡状態を過ぎた定常状態においては、こ
の過渡応答時間の差は特に問題となることはないが、変
圧器励磁突入電流は過渡入力電気量であり、各々のフィ
ルタの過渡応答時間が問題となる。平滑回路17はK2
|I1f|>|I2f|のとき(図7のaの区間)は負側の
電気量、K2 |I1f|<|I2f|のとき(図7のbの区
間)は正側の電気量を出力し、レベル検出回路18の出
力(第2調波含有率検出回路12の出力)は平滑回路1
7の出力が正側、つまり|I2f|<|I1f|≧0のとき
に出力する。
【0008】したがって、励磁突入電流に含まれる第2
調波分の含有率が動作値以上でほゞ一定であるにも拘ら
ず、各々のフィルタ回路の過渡特性の差により、見掛け
上含有率が変化していると誤判断する結果となる。又、
比率差動要素のレベル検出回路9の出力は第2調波分に
関係なく、第1調波抽出用フィルタ回路7の出力に応動
するため、その動作時間は第2調波含有率検出回路12
の動作時間より早い。したがってこの状態では図7の継
電器出力に破線で示すような過渡的な不要出力(誤動
作)が発生する。従来の構成ではその対策として、第2
調波ロック特性と比率差動特性の時間協調(即ち、第2
調波ロックが遅れて継電器1が誤動作することがないよ
うにする)が十分とれるような比率差動回路側に協調用
タイマーとして動作時遅延回路10を設けている。この
ため、第2調波によるロックがかからない事故時にも、
比率差動継電器1の動作時間が比較的長いという問題が
あった。又、第2調波負の立上りに合わせるために、第
1調波抽出用フィルタ回路7の過渡特性を変えたとして
も第1調波分の立上りの遅れは、比率差動要素の動作時
間の遅れに直接つながるため、効果は期待できない。
【0009】本発明は上記問題点を解決するためになさ
れたものであり、励磁突入電流が入力されても、比率差
動要素の時間協調用動作遅延回路を要せず、動作時間の
早い差動継電器を提供することを目的としている。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明では変圧器の各端子に流れる電流に応じた電
気量を入力し、各端子入力電気量から得られる差動量が
所定値以上であるとき出力する差動要素と、前記差動量
中で基本波分に対する第2調波分の比が所定値以上であ
るとき前記差動要素の出力をロックする第2調波含有率
要素とからなる差動継電器において、前記第2調波含有
率検出要素は、差動量中に含まれる基本波成分のみを抽
出して全波整流する回路と、その全波整流分から基本波
に比例した直流分を抽出する回路と、差動量中に含まれ
る第2調波分のみを抽出する回路と、その第2調波分を
全波整流する回路と、前記基本波に比例した直流分と前
記第2調波分の全波整流分とを比較する回路とを備え
た。
【0011】
【作用】第2調波含有率検出要素の検出時間が早くなる
ことにより、比率差動特性回路の時間協調用タイマーで
ある動作時遅延回路が不要となり、継電器が動作すべき
事故時の動作時間が早い差動継電器を提供できる。
【0012】
【実施例】以下図面を参照して実施例を説明する。図1
は本発明による差動継電器の実施例の構成図を示し、図
4と同一部分は同一符号を付している。
【0013】図1において、20は第1調波分の全波整
流入力を平滑するための平滑回路、21はレベル検出回
路18の断続出力を連続化するための連続化回路であ
る。なお、本実施例の特徴点は図4の従来構成から平滑
回路17及び動作時遅延回路10を削除したものであ
り、その他の構成は図4と同じである。本実施例の構成
では、全波整流回路15で全波整流された第2調波分I
2fと、平滑回路20で平滑された第1調波分K2 |I1f
|を加算し、レベル検出を行なうため、レベル検出回路
18の出力は断続出力となる。このため、連続化回路2
1を用いて連続化している。次に作用について説明す
る。ここでは変圧器励磁突入電流が流れたときの、比率
差動継電器1の応動を図2に示す。
【0014】第2調波抽出用フィルタ回路13は従来と
同様に第2調波分の選択性を高くしているため、その過
渡応答時間が第1調波抽出用フィルタ回路7の過渡応答
時間よりも遅いという性質をもっている。このため、第
2調波抽出用フィルタ回路の過渡応答時間を早めるのは
無理があるため、第2調波抽出用フィルタ回路出力はそ
のまま全波整流波として使用し、第1調波抽出用フィル
タ回路7の出力のみを全波整流後に平滑回路20を通し
て直流分を抽出し、その比較を行なう。ここで、平滑回
路20の直流分の立上り(時定数)は第1調波抽出用フ
ィルタ回路の過渡応答時間と第2調波抽出用フィルタ回
路の過渡応答時間の差と同等となるように選択し、過渡
時の第1調波分(第1調波抽出用フィルタ回路+平滑回
路の出力)の立上りが、第2調波分(第2調波抽出用フ
ィルタ回路の出力)の立上りと同等になるような特性と
している。これにより、励磁突入電流が入力された時点
から、第2調波含有率検出回路が検出すべき第1調波分
と第2調波分の比(第1調波に対する第2調波の含有
率)は変わることがなくなって、正確な動作判定を行な
えることになり、第2調波含有率検出回路出力は従来回
路に比べ早く「1」が出力される。なお、全波整流入力
と平滑入力の比較を実施しているため出力は継続波とな
る。したがって復帰遅延回路21により連続「1」出力
に連続化した後NOT回路19に導入され、その出力に
より比率差動要素出力がロックされる。第2調波含有率
検出要素12の動作時間が早くなることにより、比率差
動要素レベル検出回路9の出力との時間協調が十分とれ
るため、図4に示す時間協調用動作時遅延回路10が不
要となる。
【0015】上記実施例によれば、第1調波及び第2調
波抽出用フィルタ回路の立上りの差による第2調波含有
率検出回路の出力遅れがなく、かつ時間協調用の動作時
遅延回路が不要で、動作すべき事故時に動作時間が早い
差動継電器が得られる。上記実施例では2巻線変圧器保
護用の差動継電器について述べたが、3巻線以上の変圧
器保護用差動継電器に用いることも可能である。
【0016】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば第
2調波含有率検出回路の出力遅れがなく、かつ時間協調
用の動作時遅延回路が不要で高速動作の比率差動継電器
を得ることができ、時間的に十分余裕をもった変圧器の
保護が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による差動継電器の一実施例の構成図。
【図2】動作説明のタイムチャート。
【図3】電力用変圧器への比率差動継電器の適用例図。
【図4】従来の変圧器保護用比率差動継電器の構成例
図。
【図5】比率差動継電器の比率特性例図。
【図6】第2調波ロック特性例図。
【図7】従来の比率差動継電器のタイムチャート。
【符号の説明】
1 比率差動継電器 2 電力用変圧器 3 主変流器 4 入力変成器 5 スカラー和作成回路 6 ベクトル和作成回路 8,16 加算回路 9,18 レベル検出回路 10 動作時遅延回路 11,19 論理回路 12 第2調波含有率検出回路 13 第2調波抽出回路 7 第1調波抽出回路 14,15 全波整流回路 17,20 平滑回路 21 復帰時遅延回路

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】変圧器の各端子に流れる電流に応じた電気
    量を入力し、各端子入力電気量から得られる差動量が所
    定値以上であるとき出力する差動要素と、前記差動量中
    で基本波分に対する第2調波分の比が所定値以上である
    とき前記差動要素の出力をロックする第2調波含有率要
    素とからなる差動継電器において、前記第2調波含有率
    検出要素は、差動量中に含まれる基本波成分のみを抽出
    して全波整流する回路と、その全波整流分から基本波に
    比例した直流分を抽出する回路と、差動量中に含まれる
    第2調波分のみを抽出する回路と、その第2調波分を全
    波整流する回路と、前記基本波に比例した直流分と前記
    第2調波分の全波整流分とを比較する回路とを備えたこ
    とを特徴とする差動継電器。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019504602A (ja) * 2015-10-12 2019-02-14 ゼネラル エレクトリック テクノロジー ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングGeneral Electric Technology GmbH 電源変圧器の保護の改良またはそれに関連する改良

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2019504602A (ja) * 2015-10-12 2019-02-14 ゼネラル エレクトリック テクノロジー ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングGeneral Electric Technology GmbH 電源変圧器の保護の改良またはそれに関連する改良

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